２０１０年第１１期 福 建 电脑 ２０９ Ｃ语言在微机原理与接口技术课程中的应用 刘林真 （福州大学阳光学院电子信息工程系福建福州３５００１５） 摘要：本文提出将Ｃ语言程序设计引入微机原理与接口技术的实验教学中。以１６位微机接口实验箱为基 础，利用汇编和Ｃ分别设计并实现了具有计件功能的综合实验，巩固并提高了学生利用ｃ语言进行的综合 设计的能力，激发了学生的创新能动性和学习热情，对后续课程的学习打下基础。 关键词：Ｃ语言，微机原理与接口技术，实验教学改革 １、引言 课程中实际用到的却不多．学生普遍反应对Ｃ语言遗 《微机原理与接口技术》是各高校电子信息类专业 忘率太高．对大四的毕业设计以及以后的工作带来不 的一门专业课．同时也是一门实践性和应用性很强的 良的影响 能否将基础又非常重要的Ｃ语言贯穿整 课程。经过理论和实践两方面的教学，使学生掌握微型 个大学四年，让学生能循序渐进的学习Ｃ语言．利用Ｃ 计算机的基本工作原理．汇编语言程序设计的基本方 语言编制各种程序呢？ 法．微机系统与输入输出设备的典型接口电路和接口 《微机原理与接口技术》这门课程的实践性较强， 技术，并能综合运用软、硬件技术分析和解决实际问 实践的内容大致是选用８０８６ＣＰＵ、８２５５Ａ、８２５１、８２５３、 题。该课程是学生学习《单片机原理与应用》、《嵌入式 ８２５９、８２３７、Ａ／Ｄ及Ｄ，Ａ等通用接口芯片作为ｌ６位微 系统开发》等相关课程的前序基础课。 机实验教学的主要内容．包括设计性实验和综合应用 ２、存在的问题 性实验两个部分．所用的编程语言是８０８６ＣＰＵ的汇编 ２．１课程改革 指令系统。该汇编指令只针对８０８６及以上．适用的场 由于《微机原理与接口技术》课程的重要性，教学经 合较为狭窄，以后的单片机以及ＡＲＭ的学习只能利用 验丰富的教师纷纷提出了教学改革．主要包括理论教学 其编程思想．具体的指令则完全不一样．而指令的记忆 改革和实验教学改革。主要观点如下：在理论教学方面． 将是一件枯燥又无意义的”体力劳动” 如果能用Ｃ语 改革授课内容．并对授课内容精心组织和安排。本门课 言辅助微机实验．既巩固了Ｃ语言的学习．而且提高了 程信息量大、知识点多，而课时有限，要把所有的内容讲 学生的学习兴趣，增加就业的信心。 完是不可能的 这时需要对所讲授的内容进行精心组织 ３、问题的解决 和安排，做到重点突出、主次分明、逻辑清晰，有针对性 高校电子信息专业都会在大一阶段开设一门高级 做到部分内容精讲、部分内容略讲、部分内容可以不讲。 语言课程。Ｃ语言作为目前世界上最流行、使用最广泛 在教学内容的组织方面，考虑微机本身内容体系同时． 的面向过程的高级程序设计语言而受到大家的青睐。 兼顾创新意识与创新才能培养的需要［１］ 使用Ｃ语言明显优于其它高级语言．许多大型应用软 在实验教学方面，将理论课和实验课穿插进行、紧 件都是用Ｃ语言编写的 很多公司对Ｃ语言高手”情 密衔接。实验内容体现梯度和层次，注重打牢基础，侧 有独钟”。将Ｃ语言引进微机课堂，是对《微机原理与接 重应用，兼顾分级教学。精心设计实验内容。实验教学 口技术》课程的重大改革，是对老师和学生的一种新的 的目的是能加深和提高学生对课程内容的理解．为理 挑战，当然，其作用是显而易见的： 论教学提供有力的支撑作用：能够打牢学生汇编语言 １、将高级语言（Ｃ语言）和低级语言（汇编语言）进 程序设计的基础：能培养学生的创新思维和提高学生 行面对面的比较，提高学生对知识的消化和理解力。 的微机综合应用能力【２】 ２、巩固和提高Ｃ语言编程能力，为后续的单片机、 ２－２课改忽略的内容 ＡＲＭ的学习、实验以及对以后的就业打下良好的基 我们知道．电子信息工程专业的学生的培养目标 础。 是具备系统的理论基础和扎实的硬件、软件的专业知 ３、提高学生的学习主动性，为创新实验的设计和 识，具有较强的工程实践能力和动手能力 毕业后能在 开发提供了良好的平台 微机和单片机应用、嵌入式系统的设计和开发方面崭 ４、Ｃ语言在微机实验教学中的具体应用： 露头角。而具体的应用开发很大程度是基于Ｃ语言。学 ４．１微机接口技术实验箱简介 生在低年级阶段都系统的学习了Ｃ语言．但在后续的 《微机原理与接口技术》是实践性非常强的课程， ２１０ 福建电一脑 ２０１０年第１１期 选择一款合适的实验设备不但能完成课程要求的验证 状况．设计了基于微机原理实验箱的生产流水线上 性实验．更为创新型实验提供了平台。清华大学科教仪 的工件计数系统．该系统综合运用了８２５３定时器、 器厂生产的ＴＰＣ—ＵＳＢ实验箱采用了ＵＳＢ接口模块， ８２５５并行接口、８２５９Ａ中断控制器、蜂鸣器等功能芯 实现生产线上的工件计数，每通过１００个工件，扬 形成了一套完整的ＵＳＢ接口的微机接口实验系统。该 片，系统适应当前高等院校所开设的微机接口技术课程的 声器便发出频率为１０００Ｈｚ的音响信号．并持续５秒时 提 实验．同时也提供了最新接口ＵＳＢ的实验，使学生在 间州 这类创新型实验可以激发学生的学习能动性，校学习期间不仅有机会接触常规接口．同时有机会接 高学生面对实际问题的分析判断、设计应用能力。 触新型的接１：３．为学生们今后从事微机开发应用打下 ｌ、设计要求： 工件遮挡光源．是光敏电阻阻值增加，输出一个正 基础ｆ３１。ＴＰＣ—ＵＳＢ实验箱同时提供了功能强大的软件 集成开发环境．可以方便的对汇编程序进行编辑、编 脉冲给８２５３的计数器０提供脉冲。计数器０工作在方 译、链接和调试，但是不能直接进行Ｃ语言调试。用户 式０，当１００个工件通过后。计数器０减１计数至０，在 通过手动安装Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋十的编译和调试器即可以该问 其输出端ＯＵＴ０产生一个正跳变信号，用此信号作为 题。 ８２５９Ａ中断请求信号： 在中断服务程序中．由８２５５Ａ的ＰＡ０启动８２５３计 ４．２汇编语言以及Ｃ语言在微机实验中的应用以及对 比 匹＝＝， 数通道ｌ工作．由ＯＵＴ１端输出１０００Ｈｚ的方波信号给 扬声器驱动电路．持续５秒钟后停止输出。 计数通道１工作于方式３（方波发生器）．其门控 信号ＧＡＴＥ１由８２５５Ａ的ＰＡ０控制．输出的方波信号 经过驱动电路送给扬声器。 ２、硬件设计： 由于采用了ＰＣ机和微机原理实验箱．硬件电路设 计相对比较简单．主要利用微机原理实验箱上的 ８２５５并行口、８２５３定时器、８２５９Ａ中断控制器、蜂鸣器 等功能芯片以及光敏电阻、三极管等单元电路。经一定 的组合后构成了该系统，硬件原理框图如图１所示。 ３、软件设计流程图： ２∞Ｊ卜２ｏ州 图１硬件原理框图 软件设计模块较为简单．主要是顺序程序设计思 路。即利用８２５３对工件进行计数，每通过１００个工件。 就通过ＯＵＴ０端向８２５９Ａ申请中断．而中断服务子程 序主要将８２５５Ａ中ＰＡ０口置位．控制８２５３计数器１ 工作．计数器１的输出ＯＵＴ１将会驱动蜂鸣器按额定 频率工作（计数器１的计数初值应为２０００）。程序设计 流程框图如图２所示 ４、利用Ｃ语言进行程序设计 鬻嚣 ＺＣ臂ｔ ・、 中 藤 秀疆序】 出 裔宅平 ｌ’．ｒ◆ ● 要害羲鼹棼疆序 鼻蔽球卜ｚ盯ｌ ◆ ８＝琴§柱，童绛‘圭二． ＰＪ §￡丑・方ｊ｛∞ ，ｌ 嚣嚣拈 妫 始化数鼹 ｌｌ ●计数器ｌ送 争 利用Ｃ语言进行编程前．必须定义几个常见的函 数： ．Ｉｖ 期朔瞻化礴ｏｌｌ １．ｒ 葺；计数嚣。蛔｝。蛔｝僵 僵ＢＯＯＬ Ｓｔａ￣ｕｐ０：查询ＴＰＣ—ＵＳＢ微机接口实验装 停止计羹蔓磐 黯ｌＩ １ ｒｌ写计数 器。 初值 ｒ置是否可用 －ｖｏｉｄ Ｃｌｅａｎｕｐ０：关闭设备。 搅结柬碡，令 ＢＯＯＬ ＰｏｒｔＲｅａｄＢｙｔｅ（ＤＷＯＲＤ ａｄｄｒｅｓｓ，ＢＹＴＥ ＊ｐｄａｔａ１：读ＴＰＣ—ＵＳＢ某个的ＩＯ端口值。 ・ＢＯＯＬ ＰｏｒｔＷｒｉｔｅＢｙｔｅ（ＤＷＯＲＤ ａｄｄｒｅｓｓ，ＢＹＴＥ ｄａ— ｔａ１：将给定值写入ＴＰＣ—ＵＳＢ所指明的ＩＯ端口。 ・图２程序设计流程框图 ・一直以来微机原理的实验内容主要以验证性实验 ＢＯＯＬ Ｅｎａｂｌｅｌｎｔｒ０：将微机实验装置的中断输入 设为有效。 ・为主．验证理论课的教学内容。这种以验证性实验为 ＢＯＯＬ Ｄｉｓａｂｌｅｌｎｔｒ０：将微机实验装置的中断输入 主、基于单个功能芯片的实验教学很难培养学生的科 设为无效 技创新能力、设计软硬件能力和全局观念。针对这 ＢＯＯＬ ＲｅｇｉｓｔｅｒｌＳＲ（ＩＳＲ＿ＲＯＵＴＩＮＥ ｐｆｕｎｅｌＳＲ）：注 ・２０１０年第１１期 福建电脑 ＭＯＶ ＡＬ，ＯＯＨ ２１１ 册中断服务程序。 相应的代码实现如下： ｖｏｉｄ ｎｍｊｎＯｆ ！ｓｔ￣－ｔ．ｐＯ）｛ ；打开设备 ｐｒｌｎｔｆ（”ＥＲＲＯＲ：Ｏｐｅｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｅｒｒｏｒ！＼ｒＩ”）； ＯＵＴ ＤＸ，ＡＬ ＭＯＶ ＡＬ，２０Ｈ ；写计数初值低８位 ６、应用于微机实验的两种编程语言对比 通过以上两点，我们发现：利用汇编语言编程。必 须熟知汇编指令．每条指令都须严格符合汇编语言的 ｒｅｔｕｒｎ；｝ ＰｏｒｔＷｒｉｔｅＢｙｔｅ（０ｘ２８７，０ｘ８Ｂ）；初始化８２５９Ａ ｒ￣ｅｇｌｓｔｅｒＬｏｃａｌＩＳＲ（ＭｙｌＳＲ）；打开中断．其中ＭｙｌＳＲ为中断服务程序 入口地址 规范，对编程人员的要求较高。但是每条指令直接面对 硬件。让学生对硬件知识的了解更加深刻。利用Ｃ语言 Ｅｎａｂｌｅｌｎｔｒ０：允许中断 ＰｏｒｔＷｆｉｔｅＢｙｔｅ（０ｘ２８０，０ｘａ０）；初始化８２５５ ＰｏｒｔＷｒｉｔｅＢｙｔｅ（０ｘ２８Ｂ，０ｘｌ０）；初始化８２５３计数器０ 编程，代码简洁，易于阅读；思路开阔，学生自由发挥的 能力大大提高。更重要的是让电子信息专业的学生从 大一一直到大四甚至到以后的工作．都能一直在用Ｃ ｆ ｖｏｉｄ ＭｙＩＳＲ０｛ 编程，熟悉Ｃ编程，巩固Ｃ编程，灵活应用Ｃ编程，会 ＰｏｒｔＷｆｉｔｅＢｙｔｅ（０ｘ２８０．０ｘ５５）；ＰＡ０输出高电平 后续的专业课打下扎实的基础 ＰｏｒｔＷｒｉｔｅＢｙｔｅ（０ｘ２８Ｂ．０ｘ７７）：初始化８２５３计数器１ ５、结语 ＰｏｒｔＷｒｉｔｅＢｙｔｅ（０ｘ２８９，０ｘ７Ｄ０）；送计数初值２０００ 本文将Ｃ语言程序设计引入到《微机原理与接口 Ｓｌｅｅｐ（５０００）：延时５秒 Ｅｎａｂｌｅｌｎｔｒ０：结束中断 技术》课程教学中，结合ＴＰＣ—ＵＳＢ实验箱的硬件资源， ｝ 利用汇编语言以及Ｃ语言分别设计并实现了一个综合 ５、利用汇编语言进行程序设计 性的微机原理实验。通过分析比较，将Ｃ语言引入这类 利用汇编进行程序设计．相应的源代码就相对复 课程实验中．不仅加深了学生对微机硬件的感性认识． 杂一点。其中主要包含：８２５９、８２５３、８２５５初始化模块， 增加了学习的兴趣，而且锻炼提高了学生的设计、实现 中断服务子程序模块、延时子程序模块。８２５９、８２５３、 能力，激发了学生的实践热情。这项举措是一次大胆的 ８２５５初始化模块较为简单．对应相应的初始化端口每 创新．但我们相信这将是微机原理实验教学过程中一 位的意义．结合实际需要．找到相对应的端口地址通过 个新的发展思路和方向 输入输出指令（ＩＮ／ＯＵＴ）进行实际赋值。下面主要提供 中断服务子程序模块的汇编代码： 参考文献： ＭｙＩｓＲ ＰＲＯＣ ＮＥＡＲ ［１】侯宝生．”微机原理与接口技术”课程教学改革创新探讨Ｕ】．教 ＭＯＶ ＤＸ．２８０Ｈ 改纵横。２００９（２）：６０－６１． ＭＯＶ ＡＬ，０１Ｈ：８２５５Ａ的ＰＡＯ输出高电平， 【２１焦纯，卢虹冰．论”微机原理与接口技术”的课程设置和改革Ｏ】． ＯＵＴ ＤＸ．ＡＬ 价值工程．２０１０（２）：２１０—２１３． Ｍ０Ｖ ＤＸ．２８ＢＨ 『３１清华大学科教仪器厂：ＴＰＣ—ＵＳＢ教师实验指导书． ＭＯＶ ＡＬ．Ｏｌ１１０１１１Ｂ：８２５３计数通道１初始化 【４】杨居义．微机原理与接１：７技术项目教程【Ｍ】．北京：清华大学出 ＯＵＴ ＤＸ，ＡＬ ；方式３，ＢＣＤ计数 版社．２０１０． ＭＯＶ ＤＸ，２８９Ｈ ：８２５３计数通道ｌ地址 （上接第２１４页） 参考文献： ２００９，（３３） 【１】谭恒松．ｃ≠≠程序设计与开发［Ｍ】．北京：清华大学出版社， ［３】赵爱美．Ｃ≠≠教学中的实践与探讨Ⅱ】．电脑知识与技术（学术 ２０１０． 交流），２００７。（２２） ［２】沈蕴梅．《ｃ≠≠程序设计》教学改革之初探卟科技信息， （上接第２１５页） 而是采用学生交图像设计的作品形式。作品内容不限， 中学到知识，又能将知识运用到生活中，甚至可能成为 可以是处理自己的生活照，可以作各种贺卡．可以是广 赚钱的本钱。 告创意，要求主题明确。内容新颖，运用课程所学到的 多种技巧，比如调色、蒙版等。作品的存储格式应为分 参考文献： 层的ｐｓｄ格式．以此来辨别是否是自己所作．拒绝从网 ［１徐杏芳．１】”计算机动画制作”公选课教学探讨Ⅱ】．电脑知识与技 上照搬照抄，从而体现学生对知识的综合运用能力。 术，２０１０，６（２５）：７１０８． ５、小结 【２】刘媛，李冰立。白华．案例教学法在公选课Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ上的应 经过实践，经过对《图形图像处理》公选课教学方 用Ⅱ】．软件导刊，２００９，１０：２１． 法的改进，取得了较好的课堂效果．学生既能从公选课
